黄土高原半干旱区保护性耕作适应性评价

在黄土高原半干旱区连续4年保护性耕作试验的基础上,利用层次分析法,对5种保护性耕作法与传统耕作法适应性(生态与经济)进行综合评价,探究适合黄土高原半干旱区的保护性农业技术体系.结果表明:在两种轮作次序(小麦/豌豆、豌豆//小麦)、两种投入方式(计秸秆和不计秸秆)下,保护性耕作法免耕秸秆覆盖(NTS)综合适应性指数(PI)均显著高于其他几种耕作方式,且PI在0.76～0.86之间,是传统耕作法(T)的2～2.5倍,NTS在该地区的适应性最强;NTS、免耕不覆盖(NT)、免耕结合地膜覆盖(NTP)3种耕作方式的PI高于传统耕作结合秸秆还田(TS)、T、传统耕作结合地膜覆盖(TP),说明NTS、NT、NTP在该区的适应性优于TS、T、TP.因此,在黄土高原半干旱区实施保护性耕作措施NTS,更能促进该区农业的持续发展.     

陇东黄土高原农田土壤湿度演变对气候变化的响应

以甘肃省庆阳市西峰区为例,利用近50a气象观测资料和近20a的土壤湿度观测资料,分析全球气候变暖背景下陇东主要气象要素及土壤湿度的变化特征,研究了气候变化对土壤湿度的影响。50a来陇东气温呈波动上升趋势,降水量呈波动减少趋势。1991—2010年陇东各层土壤湿度总体上均呈现出下降趋势,春季是土壤湿度减少最明显的季节,夏季土壤湿度变化趋势与春季具有类似规律,但变化率明显低于春季。秋季浅层土壤湿度呈下降趋势,深层呈上升趋势。就表层土壤湿度而言,各季土壤湿度与该季气温均为负相关,与降水量呈正相关。而对较深层土壤而言,土壤湿度与气温、降水的相关关系因季节而异。潜在蒸散量对土壤湿度的影响月份和年际变化均呈现出反位相的特点,基本呈同步变化趋势。通过对农田土壤水分演变特征及其影响因素进行分析,为进一步理解土壤水分的演变,合理利用气候资源,调整农业生态布局,积极应对气候变化提供决策方面的参考。     

陇中黄土高原不同耕作措施下土壤磷动态研究

依托陇中黄土高原旱作农田已实施13 a的保护性耕作试验,研究传统耕作、免耕、传统耕作秸秆还田、免耕秸秆覆盖、传统耕作地膜覆盖和免耕地膜覆盖6种耕作措施下土壤全磷及磷组分动态变化特征。结果表明:试验期各处理土壤全磷和总无机磷均逐年增长;两个秸秆还田处理总有机磷逐年增长,免耕地膜覆盖和免耕处理总体增长,传统耕作和传统耕作地膜覆盖处理相对稳定;各无机磷组分均总体增长,其中氢氧化钠提取态无机磷、水溶态无机磷和碳酸氢钠提取态无机磷涨幅较大,平均涨幅分别为253.6%、128.6%和66.9%;保护性耕作可不同程度地提高水溶态无机磷、碳酸氢钠提取态无机磷和氢氧化钠提取态无机磷含量,相同覆盖条件下免耕较传统耕作效果明显,尤其免耕秸秆覆盖处理最明显;耕作方式对浓盐酸提取态无机磷和残留磷的影响不明显;保护性耕作可提高碳酸氢钠提取态有机磷和氢氧化钠提取态有机磷含量,两个秸秆还田处理最明显,两处理也可提高浓盐酸提取态有机磷含量,但免耕、传统耕作地膜覆盖和免耕地膜覆盖处理下该组分含量降低。综上,采取保护性耕作可适当减少磷肥用量,保护性耕作尤其是免耕秸秆覆盖方式值得在该区推广。     

气候变化对甘肃黄土高原土壤贮水量的影响

利用甘肃省黄土高原16个气象站1971~2000年气象资料、13个农业气象观测站及3个农业气象试验站土壤湿度资料,分析了近50年温度、降水及近30年土壤水分变化特征,用数理统计方法拟合了0~200 cm土壤贮水量动态变化,得出了土壤贮水量随气候变化的规律。研究表明,上世纪80年代以来,甘肃黄土高原土壤含水呈减少之势,0~200 cm土层土壤总贮水量春、秋季减少了40~90mm,夏季减少了20~36mm;土壤贮水适宜农作物生长的时段减少了2~3月,土壤水分匮缺的范围无论从时段及层次上都有所扩展。     

鄱阳湖湿地对气候变化的脆弱性与适应性管理

鄱阳湖湿地生态系统是对气候变化较为敏感的区域之一,未来的气候变化将会进一步加剧鄱阳湖湿地生态系统的脆弱性,降低生态系统的服务功能。在总结了鄱阳湖地区过去几十年来的气候变化情况并对未来进行预估后,分析了气候变化背景下鄱阳湖湿地结构和功能的变化,在此基础上提出了适应未来气候变化的对策和政策建议。     

保护性耕作对黄土高原南部地区小麦产量及土壤理化性质影响

以1992年设置于山西省临汾市尧都区的保护性耕作试验基地为基础,研究了长期保护性耕作对旱地小麦产量、土壤理化性质及剖面水分含量的影响。结果表明,11年免耕覆盖和15年免耕覆盖分别比传统耕作平均增产192%和276%; 丰水年份增产率为52%和117%,而干旱年份增产率高达850%和976%,表现为实施保护性耕作年限越长、越是干旱,保护性耕作的增产效果越显著。保护性耕作能降低土壤容重,增加土壤孔隙度,提高土壤剖面水分含量和土壤贮水量,提高表层010 cm土壤有机质、碱解氮和速效钾含量, 但不利于有效磷含量的提高。11年免耕覆盖和15年免耕覆盖,表层010 cm土壤有效磷含量比传统耕作降低68和63 mg/kg,降低了561%和519%,应注意磷肥的施用。     

几种保护性耕作措施在黄土高原旱作农田的实践

自2001年起,甘肃农业大学的研究者在甘肃省定西市安定区李家堡镇布设了不同保护性耕作措施下春小麦→豌豆和豌豆→春小麦轮作系统的定位试验,以研究免耕不覆盖(NT)、传统耕作秸秆还田(TS)、免耕秸秆覆盖(NTS)、传统耕作地膜覆盖(TP)和免耕地膜覆盖(NTP)等保护性耕作措施在黄土高原旱作农田生态系统中的效应。本文就近10年依托该试验获取的相关研究结果进行综述,重点阐述特定土壤、气候、农作制度下土壤理化性状、土壤微生物及其酶活性、土壤温室气体排放、作物生理生态等对上述几种保护性耕作措施的响应。初步得到免耕秸秆覆盖措施有助于形成良好的土壤结构、减少土壤侵蚀、改善土壤持水特性、提高土壤养分利用效率、改善土壤微生物区系、增强作物光合效能、增加作物产量等结论,对筛选出当地适宜的耕作模式、改善区域土壤质量、促进农业可持续发展有重要意义。在此基础上,提出目前该项研究存在的问题和今后重点关注的方向:1)保护性耕作土壤碳循环机理;2)覆盖方式的创新;3)温室气体排放测量方法的改进与完善。     

黄土高原的历史演变、地貌特征与水土保持

论述了黄土高原的历史演变、地貌特征及黄土高原的水土流失现状,并提出相应的水土保持措施。     

基于LSTM神经网络模拟的陇中黄土高原沟壑区保护性耕作下土壤贮水量变化

为分析陇中黄土高原沟壑区不同保护性耕作措施的贮水效果,本研究利用春小麦/豌豆（W/P）、豌豆/春小麦（P/W）轮作的长期定位试验,分别设置传统耕作（T）、免耕（NT）、传统耕作秸秆覆盖（TS）和免耕覆盖（NTS）4种耕作措施,以当地月平均气温、月降水量、月平均辐射量、月平均蒸发量、月作物耗水量为输入因子,以月土壤贮水量为输出,建立基于长短期记忆（Long Short-Term Memory,LSTM）神经网络的土壤贮水量预测模型,并对该模型的有效性进行评估。研究结果表明：1）基于LSTM神经网络建立的土壤贮水量模型对陇中黄土高原沟壑区保护性耕作下土壤贮水量预测具有较好的适用性,模型模拟结果的平均均方根误差为7.76 mm,平均绝对误差为6.95 mm,相对误差控制在-5%~+5%的范围内。2） P/W轮作序列中各处理的土壤贮水量均比W/P轮作序列增加1.09%~1.43%。3）不同轮作序列,NTS处理的贮水效果均优于其他3种耕作措施,在W/P轮作序列中,NTS处理的年均土壤贮水量比T、NT和TS分别增加2.89%、1.70%和2.46%;在P/W轮作序列中,NTS处理的年均土壤贮水量比T、NT和TS分别增加3.03%、1.91%和2.57%。4）不同降水年型,NTS处理的土壤贮水量最高,且干旱年效果更加显著,其中丰水年NTS处理的土壤贮水量比T、NT和TS平均增加2.71%、1.48%和2.19%,而干旱年平均增加3.97%、2.54%和3.64%。5）保护性耕作措施的贮水效果随季节发生变化,作物生长前期（3-5月）保护性耕作措施的贮水优势较为明显,进入作物生长旺盛期（5-6月）保护性耕作措施与传统耕作的贮水效果差异不显著,而作物生长后期（7月）保护性耕作措施较传统耕作土壤贮水量明显增加。基于LSTM神经网络模拟环境下免耕覆盖的贮水保墒效果最好,为陇中黄土高原沟壑区最适宜的保护性耕作措施。     

气候变化对中国农业气象灾害与病虫害的影响

在前人研究的基础上结合中国统计局《中国农业统计年鉴》1978－2007年主要农业气象灾害成灾面积、经济损失等资料与全国气象站点气象要素资料,总结了气候变化对我国农业气象灾害发生发展的影响,各类农业病虫害由于气候变暖特别是暖冬出现的新的变化发展趋势。结果表明,在已有气候变暖的影响下,绝大部分农业气象灾害危害加重、发生频繁,特别是极端气候事件发生频率加大,极大的威胁着中国粮食生产的安全。气候变化对农业病虫害的影响也是如此,气候变暖造成病虫害发生世代数增加,危害范围扩大,为害程度加重,给农业病虫害的综合防治带来困难。未来农业气象灾害、病虫害会更加频繁,使农业生产的不稳定性加大,应予以积极应对。     

1982-2006年黄土高原地区植被覆盖度对气候变化的响应

基于黄土高原地区1982—2006年GIMMS AVHRR NDVI数据,获取地面植被覆盖度,并采用ArcGIS 9.3和ANUSPLIN 4.3分别对82个地面气象站点降水和温度数据进行插值处理,以此分析黄土高原地区植被覆盖度时空变化特征及其对气候变化的响应,为区域生态环境改善提供参考。结果表明:（1）黄土高原地区区域平均植被覆盖度为38%。植被覆盖度区域差异明显,在空间上呈东南高、西北低的分布特征。（2）近25年来,植被活动在相对稳定的态势下趋于增强,植被覆盖度增速为0.75%/10 a。在植被覆盖度变化趋势上,植被覆盖状况保持基本不变的面积为40.6%,趋于改善的面积（42%）大于退化面积（17.4%）。（3）黄土高原地区年降水呈不显著下降趋势,减少速率为1.9 mm/a;年均温度呈显著上升趋势,增速为0.7℃/10 a,气候趋于暖干化。（4）植被覆盖度与年降水量和年均温的偏相关性均达到显著,但空间差异明显。其中植被生长对降水因子的响应更为敏感。     

黄土高原藉河流域径流对气候和土地利用变化的响应

[目的]揭示黄土高原区中尺度流域径流对气候和土地利用变化的响应规律,为合理解决流域水资源利用和实现水资源的可持续管理提供理论支撑。[方法]以黄土高原藉河流域为研究对象,采用Mann-Kendall检验、距平累积曲线、双累积曲线以及分离评判法等方法进行研究。[结果](1)1962—2010年藉河流域年降雨呈下降趋势,但下降趋势不显著(p0.05);流域年径流深呈显著下降趋势(p0.001),且在1985年发生减少突变;(2)坡耕地面积减少,梯田面积增加是研究时段内流域土地利用变化的最明显特征。[结论]研究时段内土地利用变化是藉河流域径流量减少的主要驱动因素,影响贡献率为90.2%,而气候变化影响较小,贡献率仅为9.8%。     

黄土高原地区年极端气温的变化特征

根据黄土高原地区58个气象站点1960-2011年年平均气温和年极端最高、最低气温数据,应用Kriging空间分析法、Mann-Kendall突变检验法对其时空分布特征进行分析.结果表明,(1)1960-2011年黄土高原地区的年平均气温和年平均极端最高、最低气温均呈升高趋势,且除年最低气温外均高于全国平均水平;三者的突变年份分别为1991、1998、1982年.(2)近52a来,该区年平均气温自西北向东南逐渐增加,气候倾向率自南向北逐渐增加,增温突变年份由西北向东南逐渐推迟;年平均极端最高气温在东北、西南部最小,中部较高,气候倾向率在西部、东北部最大,南部最小;年平均极端最低气温自西北向东南方向逐渐升高,气候倾向率北部大于南部,突变年份自西向东逐渐变早.(3)近52a来,该区经历了明显的由冷变暖的增温过程且年极端最低温度的升高对年平均气温升高的贡献最大,研究区极端气温的升高加剧了气温的极端化发展.研究结果对了解极端温度变化对农业生产带来的不利影响具有参考价值.     

黄土高原农村社会-生态系统适应性循环机制分析

基于社会生态系统适应性循环模型,以陕西省长武县王东村为例,通过对系统几个关键变量的观察,分析了黄土高原地区农村社会-生态系统适应性循环的演变机制;并从适应性循环周期中研究了系统的恢复力和适应性能力变化过程。结果表明,建国以来王东村社会一生态系统依次经历了一个完整的适应性循环（1949—1961年）、贫穷困境（1961—1980年）和新的一个适应性循环的前环阶段（1980至今）;制度变革特别是土地制度的调整是系统循环过程的驱动力,而技术革新可以使系统维持在开发阶段;干旱等气候变化事件对系统具有强烈的扰动作用,并可能导致整个系统崩溃释放。     

黄土高原中部冬小麦生长对气候变暖和春季晚霜冻变化的响应

利用位于黄土高原中部的甘肃西峰试验田资料和当地平行气象观测资料,分析了春季气温、终霜冻和冬小麦生长发育对气候变暖的响应特征。结果表明：1981年以来,春季平均气温和平均最低气温分别以1.2℃/10a和1.1℃/10a的速率升高,5月的极端最低气温以1.2℃/10a的速率升高;1997年以来4月极端最低气温波动幅度增大,在气候变暖大背景下2001年和2006年出现了最小值,属于反常年份,冻害严重;终霜日期提前的气候趋势比较明显,速率为3.2d/10a,终霜日地面最低温度表现为波动变化,个别年份出现反常的重霜冻灾害;终霜冻过程的持续日数表现出阶段性增加规律,地面最低温度负积温在反常年份2005-2006年有增强变化;1981年以来冬小麦拔节期以4.5d/10a的速率极显著提前（P〈0.01）,1997年以来提前趋势更加明显,1997-2008年平均拔节期比1981-1996年提前9d。气候持续变暖,冬小麦拔节期提前的速率大于终霜日提前的速率,表明冬小麦春季拔节-孕穗期遭受终霜冻危害的气候风险在增大。     

陇东黄土高原典型站苹果生长对气候变化的响应

利用西峰、崆峒两地连续24a的苹果物候观测资料(1984-2007年)、产量资料(1986-2007年)和1961-2007年的气象观测资料,分析陇东黄土高原苹果生育进程等对气候变化的响应。结果显示,分析期内,随着气候变化,当地苹果的叶芽开放、开花等生育期提前,成熟期推迟,生长周期延长;生育期气象条件呈现出向暖干化发展的趋势,以花期变化最为明显;影响崆峒苹果产量的主要气象因子为4月份最低气温、1月上旬降水、6月上旬日照时数以及7-8月最低气温,在气候变化条件下,这些因子的变化各不相同,对苹果产量的影响有利有弊。未来在苹果生产中,应调整布局、加强田间管理以应对气候变化的影响。     

2001-2020年黄土高原生态环境质量对气候及土地利用变化的响应

[目的]分析黄土高原生态环境质量(EEQ)时空变化特征及其对气候与土地利用变化的响应情况,为黄土高原制定合理的生态保护措施及土地开发提供一定的依据,以实现其高质量发展。[方法]基于改进的遥感生态环境指数及气候、土地利用等数据,从像元尺度出发,利用Theil-Sen趋势分析等方法探究了黄土高原2001—2020年EEQ的时空变化特征,同时采用多元回归及叠加分析等手段研究了EEQ对气候变化及土地利用转移的响应情况。[结果](1)研究时段内,黄土高原EEQ呈现小幅度波动上升、下降、再上升趋势,相较于2001—2010年,2010—2020年波动有所放缓;空间上,EEQ总体质量一般,呈“东南高,西北低”的格局,2010—2020年相较于2001—2010年而言,显著增加的区域由东南部向中北部区域转移,显著下降的区域由西北部向东部转移。(2)降水量对EEQ整体呈正面效应,在2001—2007年期间呈现显著的正相关关系,后期由于其他因素的干扰驱动力有所下降,在植被覆盖较少的区域则影响较小;气温在大部分区域与EEQ呈负相关,相较于降水量而言影响较小,在城市密集地区影响较大。(3)研究时段内,大量的耕...     

黄土高原小流域植被特征及其季节变化

植被作为影响水土流失的一个重要因子一直受到广泛关注 ,黄土高原的植被特征随季节发生很大的变化 ,从而对土壤侵蚀发生深刻影响。选择陕北安塞县大南沟小流域 ,于 1998年、1999年和 2 0 0 0年的 5～ 10月 ,每 2周1次对其植被盖度、植被高度和叶面积指数 (L AI)及其季节变化进行了测量和分析。在大南沟流域 ,一半以上的土地是农地 ,种植了玉米、糜子、谷子、马铃署、荞麦和大豆 ,其它土地利用方式有荒草地、休闲地、灌丛、林地和果园。对于农地 ,叶面积指数、作物高度和盖度随季节发生很大的变化 ,农地盖度在春天增长缓慢 ,一般在 8月份才达到其最大值 ;非农地的盖度从 4月份开始增长 ,一般 6～ 7月达到其最大值 ,并保持至 9月甚至 10月份。年降雨总量对植被有很大的影响 ,而单场大降雨对植被特征也有很大的影响     

黄土高原的生态环境建设与特色农业产业经济

人口超载、干旱缺水和水土流失侵蚀环境构成了黄土高原生态环境建设与可持续发展的基本矛盾。在总结黄土高原生态环境建设所取得基本经验的基础上,初步分析了生态环境建设宜解决的几个关键问题,并从地域资源优势的角度出发,提出了发展绿色食品及特色农产品、牧草、优质干果等农业产业经济的建议。     

黄土高原推行全方位深松耕作技术的试验研究

在分析黄土高原农业生产环境条件的基础上，对全方位深松技术在农业生产中的作用机理、现实意义和经济效益等进行分析指出，全方位深松是黄土高原改良土壤性状及其水分蓄涵的关键耕作技术，并提出了目前完全可行的机械化作业基本模式。